Клапан двигателя — это механический компонент, который позволяет жидкости входить и выходить из камеры сгорания или цилиндра во время работы двигателя. Клапаны двигателя работают так же, как и другие клапаны (т.е. пропускают или перекрывают поток жидкости).
Клапаны двигателя связаны с распределительным валом. Движение распределительного вала регулирует открытие и закрытие всасывающих и выпускных клапанов. Правильная работа распределительного вала обеспечивает правильное открытие и закрытие клапанов.
Функция клапанов двигателя
Головка блока цилиндров обеспечивает безопасность клапанов двигателя. Основная функция клапанов двигателя заключается в обеспечении потока жидкости в цилиндр и из него. Воздух помогает воспламенить топливо. Вырабатываемая в результате сгорания топливно-воздушной смеси энергия толкает поршень вверх и вниз.
Клапаны двигателя бывают следующих двух типов:
Впускной клапан
Впускной клапан используется для подачи топлива в цилиндр. Он обеспечивает надлежащую подачу топлива в цилиндр двигателя. Когда он закрыт, подача топлива в цилиндр прекращается.
Для изготовления впускных клапанов чаще всего используется аустенитная нержавеющая сталь. Этот материал устойчив к высоким температурам и коррозии. Для изготовления впускного клапана также используется никель-хромовая легированная сталь.
Выхлопной клапан
Выхлопной клапан также известен как выпускной клапан. Он используется для выпуска отработанных газов. Для изготовления выпускного клапана обычно используется силихромовая сталь. Силихромная сталь — это сплав хрома и кремния.
Клапаны, используемые в автомобильных двигателях, также известны как грибовидные или маковые клапаны. Головка клапана имеет прецизионную шлифованную поверхность с достаточным зазором для предотвращения образования тонкой кромки.
Угловая поверхность шлифуется под углом 30° или 45° к головке клапана, чтобы соответствовать углу седла клапана в головке цилиндра. Паз для фиксации пружинного фиксатора расположен на конце стержня клапана.
Принцип работы клапана двигателя
Работа клапанов двигателя в значительной степени зависит от движения поршня, коленчатого и распределительного валов. Распределительный вал регулирует открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Клапаны двигателя работают следующим образом:
- При такте всасывания поршень движется от TDC до BDC. Во время этого хода поршень передает свое движение на коленчатый вал через шатун.
- Далее коленчатый вал передает свое движение распределительному валу.
- Когда распределительный вал получает движение, он толкает впускной клапан вниз и открывает его. Когда впускной клапан открывается, жидкость начинает поступать в цилиндр. Во время этого процесса выпускной клапан остается закрытым.
- Когда жидкость перемещается в соответствии с требованиями, поршень совершает возвратно-поступательное движение и совершает такт сжатия.
- Во время такта сжатия распределительный вал снова толкает впускной клапан и закрывает его.
- После сжатия поршень совершает такт мощности. Во время такта мощности впускной и выпускной клапаны закрываются.
- По завершении такта мощности поршень перемещается для выполнения такта выхлопа. Во время такта выхлопа распределительный вал толкает выпускной клапан и открывает его, в то время как впускной клапан остается закрытым.
Типы клапанов двигателя
- Попперный клапан
- Втулочный клапан
- Поворотный клапан
- Золотниковый клапан
1) Поппет-клапан
Корончатый клапан также называют грибовидным клапаном. Он известен под названием «поппет-клапан» из-за его выскакивающего движения вверх и вниз. Этот тип выпускного клапана используется для регулирования времени и количества газа, поступающего в двигатель. Копьевидный клапан в основном используется в автомобильных двигателях.
Этот тип клапана имеет шток и головку. Обычно поверхность клапана должна прилегать к седлу клапана под углом от 30° до 45° для обеспечения идеального уплотнения.
Стержень клапана содержит стопорный паз для пружинного фиксатора. Конец штока соприкасается с кулачком, позволяя клапану двигаться вверх и вниз. Для выпускного клапана разность давлений используется для уплотнения клапана. Для впускного клапана разница давлений помогает открыть клапан.
2) Втулочный клапан
Как следует из названия, втулочный клапан — это втулка или трубка, устанавливаемая между стенкой цилиндра и поршнем в цилиндре двигателя IC, где она скользит или вращается.
Внутренняя площадь гильзы создает внутренний цилиндр, в котором вращается/скользит поршень. Гильза постоянно перемещается и выпускает газ путем периодической регулировки отверстия, вырезанного в гильзе, в соответствии с отверстием, образовавшимся при отливке главного цилиндра.
Преимущества рукавного клапана
- Рукавный клапан имеет простую конструкцию.
- Они работают бесшумно.
- Этот тип выпускного клапана не содержит шумящих деталей, таких как толкатели, коромысла, кулачки клапанов.
- Они обладают меньшей детонационной способностью.
3) Ротационный клапан
Роторные клапаны имеют несколько типов. Дисковый клапан — один из самых известных типов роторного клапана. Этот клапан содержит вращающийся диск, в котором находится отверстие. При вращении он чередует впускной и выпускной коллекторы.
Преимущества ротационного клапана
- Эти клапаны имеют низкую стоимость конструкции.
- Они имеют простую конструкцию.
- Эти клапаны идеально подходят для высокоскоростных двигателей.
- Они производят очень низкую вибрацию и имеют меньшее количество напряжений.
- Они работают без шума, равномерно и плавно.
4) Герконовый клапан
Герконовый клапан открывает и закрывает поток жидкости в одном направлении при разном давлении на каждой стороне. Это разновидность обратного клапана. Он имеет механический стержень. Этот стержень шарнирно закреплен на одном конце, перекрывая канал и позволяя воздуху или заряду течь только в одном направлении.
Временная диаграмма клапанов
Временная диаграмма клапанов — это схема, представляющая точное время закрытия и открытия впускного и выпускного клапанов. Диаграмма синхронизации клапанов также показывает движение поршня в цилиндре.
На временной диаграмме клапанов TDC или верхняя мертвая точка представлена 90 градусами относительно оси x. 270 градусов относительно оси x. 270 градусов относительно оси x называется BDC или нижней мертвой точкой.
